JP2008096635A - 現像ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】非磁性１成分現像剤を用いた現像方式の画像形成装置で多数枚プリントを行っても画像濃度低下が無く、フィルミングによるかぶりやトナーこぼれを発生させない現像ローラを提供する。
【解決手段】導電性シャフト１の外周に導電性を有する被覆層２０を形成してなり、該被覆層の表面に非磁性１成分現像剤を保持し、該非磁性１成分現像剤を潜像担持体表面の潜像に付着させ、可視化する現像ローラ２５において、該被覆層が粗さ粒子２３を含有し、該粗さ粒子がシランカップリング剤で表面処理されていることを特徴とする現像ローラ。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ或いはファクシミリの受信装置などの電子写真方式を採用した画像形成装置に組み込まれる現像ローラに関し、特に非磁性１成分現像方式を採用した現像装置に用いられる現像ローラに関するものである。

現在カラープリンタは装置の小型、軽量、低コストのものが要求されている。そのため、現像プロセスとして非磁性１成分現像剤を用いる現像方式を採用する画像形成装置が主流となってきている。

この現像方式は、潜像担持体表面の潜像を現像するため現像領域まで非磁性１成分現像剤を搬送する必要があり、非磁性１成分現像剤を搬送するために現像ローラの表面に適当な粗さを付ける必要がある。

現像ローラの表面粗さが小さい場合は、非磁性１成分現像剤の搬送が十分に行われず、現像に寄与するトナー量が少なくトナー画像濃度が不足となる。

また、現像ローラの表面粗さが大きすぎる場合は、非磁性１成分現像剤が現像ローラ上に固定化されやすくなり、現像ローラ表面に非磁性１成分現像剤として用いるトナーが固着するフィルミングが発生し、プリント画像にかぶりやトナー飛散が発生する。

現像ローラの表面に粗さを付与する為に、微粒の樹脂粒子を固着して表面改質した粒径０．３〜３０μｍの樹脂粒子を添加した現像ローラが検討がされている（例えば、特許文献１参照。）。

また、現像ローラの表面に粗さを付与する為に、無機微粒子で処理された粒径０．３〜３０μｍの樹脂粒子を添加した現像ローラが検討がされている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平９−１８５２４６号公報 特開平９−１９００７１号公報

しかしながら、上記提案で作製した現像ローラは、磁性１成分現像剤を用いる現像方式の画像形成装置に装着した場合には画像濃度の低下やフィルミングは発生しなかったが、非磁性１成分現像剤を用いる現像方式の画像形成装置に装着して多数枚プリントを行うと、画像濃度の低下、フィルミングによる画像欠陥やトナーこぼれが発生し、上記問題が発生しない非磁性１成分現像剤用の現像ローラは未だ開発されていないのが現状である。

本発明は、非磁性１成分現像剤を用いた現像方式の画像形成装置で多数枚プリントを行っても画像濃度低下が無く、フィルミングによるかぶりやトナーこぼれを発生させない現像ローラを提供することを目的とする。

本発明は、下記構成を採ることにより達成される。

１．
導電性シャフトの外周に導電性を有する被覆層を形成してなり、該被覆層の表面に非磁性１成分現像剤を保持し、該非磁性１成分現像剤を潜像担持体表面の潜像に付着させ、可視化する現像ローラにおいて、該被覆層が粗さ粒子を含有し、該粗さ粒子がシランカップリング剤で表面処理されていることを特徴とする現像ローラ。

本発明の現像ローラは、非磁性１成分現像剤を用いた現像方式の画像形成装置で多数枚プリントを行っても画像濃度低下が無く、フィルミングによるかぶりやトナーこぼれを発生させない優れた効果を有する。

非磁性１成分現像剤を用いた現像方式の画像形成装置で多数枚（例えば、連続５０００枚）プリントを行っても、上記問題が発生しない現像ローラの開発が求められているされている。

表面粗さを小さくすると、トナーの搬送量が少なくなり画像濃度が低下し、表面粗さを粗くすると、トナーの搬送量が多くなり現像ローラ表面にフィルミングが発生しやすく、トナーこぼれを発生させやすい。

本発明者等は、上記問題を解決するためには現像ローラの表面の粗さだけではなく、表面粗さの平均間隔の絶対値とばらつきが重要で有ると考え検討を行った。

現像ローラの表面の粗さと表面粗さの平均間隔の絶対値とばらつきを好ましい範囲にするためには、被覆層を形成する塗布液中に粗さ粒子を均一に、且つ安定に分散させることが重要と考え、表面の粗さ、表面粗さの平均間隔とそのばらつきを適正化する検討を行った。

粗さ粒子を塗布液中に均一に、且つ安定に分散させるためには、粗さ粒子の表面をシランカップリング剤で処理し、疎水化したものを用いることが有効であることを見出した。

粗さ粒子の表面をシランカップリング剤で処理することで、粗さ粒子の分散性向上と沈降防止ができ、その結果、現像ローラの表面の粗さを好ましい範囲へコントロールでき、且つ現像ローラの表面粗さの平均間隔とそのばらつきを適正化できたものと推察している。

具体的には、シランカップリング剤で表面処理された粗さ粒子を、樹脂溶液中に分散して塗布液を作製し、この塗布液を導電性シャフトの外周に塗布して被覆層を設けることで表面の粗さと表面粗さの平均間隔とそのばらつきを好ましい範囲内にコントロールできた現像ローラを作製することができる。この現像ローラを用いることにより、多数枚プリントを行っても画像濃度低下が無く、かぶりやトナーこぼれを発生させないことを見出した。

以下、本発明について説明する。

《現像ローラの構成》
本発明の現像ローラは、導電性シャフトの外周に導電性を有する被覆層を設けたものである。被覆層の層構成は特に限定されず単層構成でも、下層と上層の２層構成でもよいが、基体との接着性が良好でフィルミングの発生を防止すのに適した層構成としては２層構成のものが好ましい。

２層構成の現像ローラは、樹脂溶液中にシランカップリング剤で表面処理された粗さ粒子を分散して得られた塗布液を導電性シャフト上に塗布して下層を作製し、この下層の上に樹脂溶液を塗布して上層を作製して得ることができる。

〈層構成〉
図１は、本発明の現像ローラの一例を示す断面模式図である。

図１において、２５は現像ローラ、１は導電性シャフト、２０は被覆層、２２は上層、２１は下層、２３は粗さ粒子を示す。

図１の（ａ）は現像ローラの模式図を示す。（ｂ）は導電性シャフト１の外周に被覆層２０が形成された現像ローラ２５を示す。（ｃ）は導電性シャフト１の外周に下層２１と上層２２からなる被覆層２０が設けられ、下層にシランカップリング剤で表面処理された粗さ粒子２３が存在している現像ローラを示す。（ｄ）は現像ローラ２５の表面に粗さ粒子２３が良好に分散されている状態を示す。

〈被覆層の厚さ〉
現像ローラの被覆層の厚さは、５〜３０μｍが好ましく、２層構成の場合には下層の膜厚５〜２０μｍ、上層の膜厚２〜１０μｍが好ましい。

〈表面粗さ〉
現像ローラの表面粗さＲａは、０．５〜４．０μｍが好ましく、１．０〜３．０μｍがより好ましい。

また、現像ローラの表面粗さの平均間隔Ｒｓｍは、３０〜４００μｍが好ましく、５０〜２００μｍがより好ましい。

更に、現像ローラの表面粗さの平均間隔Ｒｓｍは、現像ローラ表面の場所によるばらつきが少ないことが好ましい。具体的には、以下で定義したＲｓｍのばらつきが５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。

Ｒｓｍのばらつき（μｍ）＝５つの位置でのＲｓｍの最大値−最小値
尚、Ｒｓｍは、現像ローラの軸方向の中心位置と中心位置から両側に向かって５０ｍｍ、１００ｍｍ離れた位置の計５つの位置で測定する。

図２は、Ｒｓｍの測定場所を示す模式図である。

現像ローラの表面粗さＲａと表面粗さの平均間隔Ｒｓｍ及びＲｓｍのばらつきを上記範囲とすることによりトナーの搬送性不良、及びフィルミングの発生を防止できる。

（表面粗さＲａの測定）
表面粗さＲａは、図３に示すような粗さ曲線を測定し、数式１を用い、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値である。

図３は、表面粗さＲａを測定した粗さ曲線の一例を示す。

（表面粗さの平均間隔Ｒｓｍ）
表面粗さの平均間隔Ｒｓｍは、図４に示すような粗さ曲線を測定し、数式２を用い、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、１つの山及びそれに隣り合う谷に対応する平均線の長さの和を求め、平均値をミリメートル（ｍｍ）で表したものである。

図４は、表面粗さの平均間隔Ｒｓｍを測定した粗さ曲線の一例を示す。

表面粗さＲａ及び表面粗さの平均間隔Ｒｓｍは、表面粗さ計「サーフコム１４００Ｄ」（東京精密社製）で測定する。但し、誤差範囲内で同一の結果を生じる測定器であれば、他の測定器を用いても良い。

測定条件
測定長さＬ ：４．０ｍｍ
基準長さＬｒ ：０．８ｍｍ
カットオフ波長λｃ ：０．８ｍｍ
触針先端形状 ：先端角度６０°円錐
触針先端半径 ：２μｍ
測定速度 ：０．３ｍｍ／ｓｅｃ
測定倍率 ：１００００倍
《現像ローラの構成材料》
次に、現像ローラを構成する部材について説明する。

本発明の現像ローラは、導電性シャフトの外周に導電性を有する被覆層を形成したもので、被覆層に表面がシランカップリングで処理されている粗さ粒子を含有する。

《粗さ粒子》
粗さ粒子は、現像ローラ表面の表面粗さと表面粗さの平均間隔を好ましい範囲にコントロールするために添加される。

粗さ粒子の粒径は、体積基準における平均メディアン径（Ｄ₅₀）５〜３０μｍのものが好ましく、７〜２０μｍのものがより好ましい。

粗さ粒子の形状は球形状のものが好ましい。

粗さ粒子は、被覆層を形成する塗布溶液に溶解しないもので、具体的には架橋アクリル系樹脂粒子、ナイロン６等のポリアミド系樹脂粒子、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子、フェノール系樹脂粒子、ポリウレタン系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、ベンゾグアナミン粒子等が挙げられる。これらの中では架橋アクリル系樹脂粒子が好ましく用いられる。

《シランカップリング剤》
本発明で用いる粗さ粒子は、シランカップリング剤で表面処理されているものである。

シランカップリング剤で処理した粗さ粒子は、粗さ粒子を塗布溶液中に均一に且つ安定に分散でき、この分散液を塗布して被覆層を形成すると現像ローラ表面の表面粗さと表面粗さの平均間隔を好ましい範囲にすることができる。

シランカップリング剤による粗さ粒子の表面処理は、粗さ粒子の分散液に、シランカップリング剤を加え、室温から６０℃までの温度で、数時間から１０日間分散物を放置することにより加工できるる。表面処理反応を促進するため、無機酸（例えば、硫酸、塩酸、硝酸、クロム酸、次亜塩素酸、ホウ酸、オルトケイ酸、リン酸、炭酸）、有機酸（例えば、酢酸、ポリアクリル酸、ベンゼンスルホン酸、フェノール、ポリグルタミン酸）、またはこれらの塩（例えば、金属塩、アンモニウム塩）を、分散物に添加してもよい。

シランカップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン及び１分子当たり２〜１２個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単位にそれぞれ１個の硅素原子に結合した水酸基を有したジメチルポリシロキサン等が挙げられる。

尚、本発明において粗さ粒子表面がシランカップリング剤により処理されていることは、光電子分光法（ＥＳＣＡ）、オージェ電子分光法（Ａｕｇｅｒ）、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）や拡散反射ＦＩ−ＩＲ等の表面分析手法を複合することによって確認されるものである。

次に、現像ローラの作製方法について説明する。

現像ローラは、導電性シャフトの外周に導電性を有する被覆層を設けたものである。被覆層の体積抵抗は１×１０⁴〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍのものが好ましい。

この範囲とすることで、画像欠陥の無いトナー画像を得ることができる。

本発明において、被覆層の体積抵抗は、図５示す測定装置を用いて測定したときの値である。

図５は、体積抵抗測定装置の概略図である。

図において、１は対極電極（金属ドラム）、２５は現像ローラ、３は直流電源、４は電流計を示す。

被覆層の体積抵抗は、対極電極１と測定する現像ローラ２５を矢印の方向に回転させながら、直流電源３から１００Ｖを印加し、その時に流れる電流を電流計４で測定し、計算で算出する。

測定器 ：図５の測定機
測定条件：対極電極と現像ローラの線速度を１〜５ｃｍ／ｓｅｃと等速で回転させる
印加電圧：１００Ｖ
測定環境：２０℃、５０ＲＨ％
次に、被覆層が２層構成の現像ローラの製造方法について一例をあげて説明する。

《導電性シャフトの準備》
本発明に用いられる導電性シャフトは、現像ローラ表面に蓄積される電荷をリークさせる部材も兼ねるため、導電性の金属で構成されることが好ましい。代表的なものとして、直径１〜３０ｍｍのステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０３）、鉄、アルミニウム、ニッケル、アルミニウム合金、ニッケル合金等の導電性金属があり、また導電性樹脂で構成されるものでもよい。

《下層の作製》
樹脂を溶解した溶液に、シランカップリング剤で処理した粗さ粒子を分散して塗布液を調製し、この塗布液を浸漬塗布法やスプレー塗布法等により導電性シャフトの外周に塗布し、乾燥して下層を形成する。

《上層の作製》
樹脂を溶解した塗布液を、前記下層の上に浸漬法やスプレー塗布法等により塗布し、乾燥して上層を形成する。

各塗布液には、更に必要に応じ電子導電剤、イオン導電剤、非導電性充填剤を添加することができる。

〈被覆層の樹脂成分〉
被覆層の樹脂成分としては、特に限定されるものではないが、具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等の変性アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。この内、自己膜補強性、トナー帯電性等の観点から、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂等が好ましく用いられる。中でも、良好な耐磨耗性や弾性が得られる点から、ウレタン樹脂を用いることが特に好ましい。

ウレタン樹脂としては、例えばポリヒドロキシ化合物とイソシアネート化合物を含むウレタン原料を反応させて得たもの、例えば、プレポリマーを架橋反応させる方法で得たものや、ポリオールをワン・ショット法にてポリイソシアネー卜と反応させる方法で得たものなどが挙げられる。

この場合、ウレタン樹脂を得る際に用いられるポリヒドロキシル化合物としては、一般の軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマーの製造に用いられるポリオール、例えば、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルポリオールが挙げられるほか、ポリブタジエンポリオールやポリイソプレンポリオール等のポリオレフィンポリオール、ポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させて得られるいわゆるポリマーポリオール等の一般的なポリオールを使用することができる。また、イソシアネート化合物としては、同様に一般的な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマーの製造に使用されるポリイソシアネート、即ち、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩと表すことがある）、粗製ＴＤＩ、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩと表すことがある）、粗製ＭＤＩ、炭素数２〜１８の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数４〜１５の脂環式ポリイソシアネート及びこれらポリイソシアネートの混合物や変性物、例えば部分的にポリオール類と反応させて得られるプレポリマー等を用いることができる。特に被覆層をユニバーサル硬さを低くする目的でポリイソシアネートの混合比率を低くしてもよい。

また、ウレタン樹脂は、ポリヒドロキシル化合物及びポリイソシアネートを含む、１液型や２液型のウレタン原料を用いて調製してもよいし、必要に応じてエポキシ樹脂やメラミン樹脂を架橋剤として用いても良い。

ポリアミド樹脂としては、ポリアミド６、６・６、６・１０、６・１２、１１、１２、１２・１２及びそれらのポリアミドの異種モノマー間の重縮合から得られるポリアミドなどであり、作業性の面からアルコール可溶性のものが好んで用いられている。例えばポリアミドの３元共重合体や４元共重合体の分子量を調整したもの、またはポリアミド６やポリアミド１２をメトキシメチル化し、アルコールや水に可溶性としたものが挙げられる。

また、アクリル樹脂としては、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルエタクリレート、これらの側鎖末端をヒドロキシアルキル基等で置換したもの、及び、これらの共重合体等が用いられる。

本発明で用いられる樹脂としては、シリコーン共重合ポリウレタン樹脂がより好ましい。シリコーン共重合ポリウレタン樹脂は、２官能以上の多価イソシアネート及び２官能以上の水酸基をもつシリコーン骨格を分子中に有する化合物から合成することができる。

このシリコーン共重合ポリウレタン樹脂は特に限定されるものではないが、特公平７−３３４２７号等に開示されるものを使用することができる。

〈電子導電剤〉
電子導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫一酸化アンチモン固溶体、酸化錫一酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被膜された絶縁性物質などの微粉末を用いることができる。この内、カーボンブラックが、比較的容易に入手でき良好な帯電性が得られるので好ましく用いられる。

カーボンブラックは、その種類には、特に制限はなく、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック等の従来公知の種々のカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックの配合量は、使用するカーボンブラックの種類によって異なるために特に限定されないが、通常、樹脂成分１００質量部に対して５〜５０質量部とするのが好ましく、より好ましくは１０〜４０質量部の範囲において、被覆層に要求される導電性及びユニバーサル硬さに応じて適宜設定される。

カーボンブラックの配合量を５０質量部以下とすると、現像ローラの導電性及びユニバーサル硬さが適切なものとなり、更に、樹脂層内での分布の均一性が上がるため、導電性の均一性も向上する。一方、カーボンブラックの配合量を５質量部以上とすると、好ましいレベルの導電性を確保することができる。更に、添加したカーボンブラックを十分パーコレートすることが可能となり、導電性を安定させることができる。

〈イオン導電剤〉
イオン導電剤としては、従来から無機イオン塩や有機イオン塩として公知のものが、何れも適宜に選択使用できる。具体的には、Ｌｉ、ＬｉＣｌ、ＮａＩ、ＮａＢｒ、ＫＩ等のアルカリ金属ハライド、ＬｉＣｌＯ₄、ＫＣｌＯ₄、ＣｕＣ₁₂Ｍｇ（ＣｌＯ₄）₂等の過塩素酸塩、ＬｉＳＣＮ、ＮａＳＣＮ、ＣｓＳＣＮ等のチオシアン酸塩等のごとき無機イオン塩や、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールリン酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加リン酸エステル塩、４級アンモニウム塩、ベタイン等の有機イオン塩を挙げることができる。これらの中で特に好ましいものとして、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート、テトラメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩を挙げることができる。このイオン導電剤は、１種類で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

イオン導電剤の配合量は、特に制限はなく各種状況に応じて適宜選定されるが、被覆層を形成する樹脂成分１００質量部に対し０．００１〜５質量部が好ましく、０．０５〜２質量部がより好ましい。

これにより、１×１０⁴〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍの抵抗領域で、電気抵抗の位置ばらつきが少なく、且つ電気抵抗の電圧依存性が少ない上、温湿度の環境変化に対する電気抵抗の変動が少ない導電性を有する被覆層が得られる。

本発明に係る非磁性１成分現像剤は、熱定着可能な非磁性１成分現像手段に用いることができるトナーであれば特に限定されることはない。

トナーの体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）径は、高品質のトナー画像を得るという観点から３〜９μｍのものが好ましい。

トナーを構成する樹脂の具体例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂を挙げることができる。

トナーの製造方法は特に限定されず、公知の重合法や粉砕法により作製することができる。

体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）は、「マルチサイザー３」（ベックマン・コールター製）に、データ処理用のコンピュータシステム（ベックマン・コールター製）を接続した装置を用いて測定、算出することができる。

体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）の測定手順としては、トナー０．０２ｇを、界面活性剤溶液２０ｍｌ（トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で１０倍希釈した界面活性剤溶液）で馴染ませた後、超音波分散を１分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液を、サンプルスタンド内のＩＳＯＴＯＮII（ベックマン・コールター製）の入ったビーカーに、測定濃度５〜１０％になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを３００００個に設定して測定する。尚、マルチサイザー３のアパチャー径は５０μｍのものを使用する。

次に、本発明に係る現像装置について説明する。

本発明の現像ローラは、その表面に非磁性１成分現像剤を保持して搬送し、該現像剤を潜像担持体表面の潜像に付着させる現像装置を用い、潜像を可視化する画像形成方法に用いられる。

図６は、本発明に係る現像装置の一例を示す断面概略図である。

図６に示す現像装置２０は、現像ローラ２５に隣接してバッファ室２６を、バッファ室２６に隣接してホッパ２７等を有する。

バッファ室２６にはトナー規制部材であるブレード２８が現像ローラ２５に圧接させた状態で配置されている。ブレード２８は、現像ローラ２５上のトナーの帯電量及び付着量を規制するものである。また、現像ローラ２５の回転方向に対してブレード２８の下流側に、現像ローラ２５上のトナー帯電量・付着量の規制を補助するための補助ブレード２９を更に設けることも可能である。

現像ローラ２５には供給ローラ３０が押圧されている。供給ローラ３０は、図示しないモータにより現像ローラ２５と同一方向（図中反時計回り方向）に回転駆動する。供給ローラ３０は、導電性の円柱基体と基体の外周にウレタンフォームなどで形成された発泡層を有する。

ホッパ２７には非磁性１成分現像剤であるトナーＴが収容されている。また、ホッパ２７にはトナーＴを撹拌する回転体３１が設けられている。回転体３１には、フィルム状の搬送羽根が取付けられており、回転体３１の矢印方向への回転によりトナーＴを搬送する。搬送羽根により搬送されたトナーＴは、ホッパ２７とバッファ室２６を隔てる隔壁に設けられた通路３２を介してバッファ室２６に供給される。尚、搬送羽根の形状は、回転体３１の回転に伴い羽根の回転方向前方でトナーＴを搬送しながら撓むとともに、通路３２の左側端部に到達すると真っ直ぐの状態に戻るようになっている。このように羽根はその形状を湾曲状態を経て真っ直ぐに戻るようにすることでトナーＴを通路３２に供給している。

また、通路３２には通路３２を閉鎖する弁３２１が設けられている。この弁はフィルム状の部材で、一端が隔壁の通路３２右側面上側に固定され、トナーＴがホッパ２７から通路３２に供給されると、トナーＴからの押圧力により右側に押されて通路３２を開けるようになっている。その結果、バッファ室２６内にトナーＴが供給される。

また、弁３２１の他端には規制部材３２２が取付けられている。規制部材３２２と供給ローラ３０は、弁３２１が通路３２を閉鎖した状態でも僅かな隙間を形成する様に配置される。規制部材３２２は、バッファ室２６の底部に溜まるトナー量が過度にならないように調整するもので、現像ローラ２５から供給ローラ３０に回収されたトナーＴがバッファ室２６の底部に多量に落下しないように調整される。

現像装置２０では、画像形成時に現像ローラ２５が矢印方向に回転駆動するとともに供給ローラ３０の回転によりバッファ室２６のトナーが現像ローラ２５上に供給される。現像ローラ２５上に供給されたトナーＴは、ブレード２８、補助ブレード２９により帯電、薄層化された後、像担持体との対向領域に搬送され、像担持体上の静電潜像の現像に供される。現像に使用されなかったトナーは、現像ローラ２５の回転に伴って除電ブレード２４により除電され、現像ローラとトナーの静電的な付着力を低減させた後、供給ローラ３０により現像ローラ２５から掻き取られ回収される。

次に、フルカラー画像形成装置について説明する。

図７は、フルカラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

図７に示すフルカラー画像形成装置においては、回転駆動される感光体ドラム１０の周囲に、この感光体ドラム１０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電ブラシ１１１や、この感光体ドラム１０上に残留したトナーを掻き落すクリーナ１１２が設けられている。

また、帯電ブラシ１１１によって帯電された感光体ドラム１０をレーザビームによって走査露光するレーザ走査光学系２０が設けられており、このレーザ走査光学系２０はレーザダイオード，ポリゴンミラー，ｆθ光学素子を内蔵した周知のものであり、その制御部にはイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック毎の印字データがホストコンピュータから転送されるようになっている。そして、このレーザ走査光学系２０は、上記の各色毎の印字データに基づいて、順次レーザビームとして出力し、感光体ドラム１０上を走査露光し、これにより感光体ドラム１０上に各色毎の静電潜像を順次形成するようになっている。

また、このように静電潜像が形成された感光体ドラム１０に各色のトナーを供給してフルカラーの現像を行うフルカラー現像装置３０は、支軸３３の周囲にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各非磁性１成分トナーを収容させた４つの色別の現像器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋが設けられており、支軸３３を中心として回転し、各現像器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋが感光体ドラム１０と対向する位置に導かれるようになっている。

また、このフルカラー現像装置３０における各現像器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋにおいては、上記図６に示すように、回転してトナーを搬送する現像剤担持体（現像ローラ）２５の外周面にトナー規制部材が圧接されており、このトナー規制部材により、現像ローラ２５によって搬送されるトナーの量を規制すると共に、搬送されるトナーを帯電させるようになっている。尚、このフルカラー現像装置３０においては、現像ローラ２５によって搬送されるトナーの規制と帯電とを適切に行うために、トナー規制部材を２つ設けるようにしてもよい。

そして、上記のようにレーザ走査光学系２０によって感光体ドラム１０上に各色の静電潜像が形成される毎に、上記のように支軸３３を中心にして、このフルカラー現像装置３０を回転させ、対応する色彩のトナーが収容された現像器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋを感光体ドラム１０と対向する位置に順々に導き、各現像器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋにおける現像ローラ２５を感光体ドラム１０に接触させて、上記のように各色の静電潜像が順々に形成された感光体ドラム１０上に、帯電された各色のトナーを順々に供給して現像を行うようになっている。

また、このフルカラー現像装置３０より感光体ドラム１０の回転方向下流側の位置には、中間転写体４０として、回転駆動される無端状の中間転写ベルト４０が設けられており、この中間転写ベルト４０は感光体ドラム１０と同期して回転駆動されるようになっている。そして、この中間転写ベルト４０は回転可能な１次転写ローラ４１により押圧されて感光体ドラム１０に接触するようになっており、またこの中間転写ベルト４０を支持する支持ローラ４２の部分には、２次転写ローラ４３が回転可能に設けられ、この２次転写ローラ４３によって記録紙等の記録材Ｓが中間転写ベルト４０に押圧されるようになっている。

更に、前記のフルカラー現像装置３０とこの中間転写ベルト４０との間のスペースには、中間転写ベルト４０上に残留したトナーを掻き取るクリーナ５０が中間転写ベルト４０に対して接離可能に設けられている。

また、普通紙等の記録材Ｓを中間転写ベルト４０に導く給紙手段６０は、記録材Ｓを収容させる給紙トレイ６１と、この給紙トレイ６１に収容された記録材Ｓを１枚ずつ給紙する給紙ローラ６２と、上記の中間転写ベルト４０上に形成された画像と同期して給紙された記録材Ｓを中間転写ベルト４０と上記の２次転写ローラ４３との間に送るタイミングローラ６３とで構成されており、このようにして中間転写ベルト４０と２次転写ローラ４３との間に送られた記録材Ｓを２次転写ローラ４３によって中間転写ベルト４０に押圧させて、中間転写ベルト４０からトナー像を記録材Ｓへ押圧転写させるようになっている。

一方、上記のようにトナー像が押圧転写された記録材Ｓは、エアーサクションベルト等で構成された搬送手段６６により定着装置７０に導かれるようになっており、この定着装置７０において転写されたトナー像が記録材Ｓ上に定着され、その後、この記録材Ｓが垂直搬送路８０を通して装置本体１００の上面に排出されるようになっている。

次に、このフルカラー画像形成装置を用いてフルカラーの画像形成を行う動作について具体的に説明する。

まず、感光体ドラム１０と中間転写ベルト４０とを同じ周速度でそれぞれの方向に回転駆動させ、感光体ドラム１０を帯電ブラシ１１によって所定の電位に帯電させる。

そして、このように帯電された感光体ドラム１０に対して、上記のレーザ走査光学系２０によりイエロー画像の露光を行い、感光体ドラム１０上にイエロー画像の静電潜像を形成した後、この感光体ドラム１０にイエロートナーを収容させた現像器３１Ｙから前記のようにトナー規制部材によって荷電されたイエロートナーを供給してイエロー画像を現像し、このようにイエローのトナー像が形成された感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト４０を１次転写ローラ４１によって押圧させ、感光体ドラム１０に形成されたイエローのトナー像を中間転写ベルト４０に１次転写させる。

このようにしてイエローのトナー像を中間転写ベルト４０に転写させた後は、前記のようにフルカラー現像装置３０を支軸３３を中心にして回転させ、マゼンタトナーが収容された現像器３１Ｍを感光体ドラム１０と対向する位置に導き、上記のイエロー画像の場合と同様に、レーザ走査光学系２０により帯電された感光体ドラム１０に対してマゼンタ画像を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をマゼンタトナーが収容された現像器３１Ｍによって現像し、現像されたマゼンタのトナー像を感光体ドラム１０から中間転写ベルト４０に１次転写させ、更に同様にして、シアン画像及びブラック画像の露光，現像及び１次転写を順々に行って、中間転写ベルト４０上にイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのトナー画像を順々に重ねてフルカラーのトナー像を形成する。

そして、中間転写ベルト４０上に最終のブラックのトナー像が１次転写されると、記録材Ｓをタイミングローラ６３により２次転写ローラ４３と中間転写ベルト４０との間に送り、２次転写ローラ４３により記録材Ｓを中間転写ベルト４０に押圧させて、中間転写ベルト４０上に形成されたフルカラーのトナー像を記録材Ｓ上に２次転写させる。

そして、このようにフルカラーのトナー像が記録材Ｓ上に２次転写されると、この記録材Ｓを上記の搬送手段６６により定着装置７０に導き、この定着装置７０によって転写されたフルカラーのトナー像を記録材Ｓ上に定着させ、その後、この記録材Ｓを垂直搬送路８０を通して装置本体１の上面に排出させるようになっている。

以下に、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。

（導電性シャフトの準備）
現像ローラの軸体として、ＳＵＳ３０３の中空筒状の導電性シャフトを準備した。これを「シャフト１」とする。

《粗さ粒子の作製》
（粗さ粒子１の作製）
体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）が７．０μｍの球状「架橋アクリル樹脂粒子１」１０質量部、シランカップリング剤「ヘキサメチルジシラザン」３０質量部、メタノール１００質量部を撹拌分散して分散液を作製し、この分散液を５０℃の温度で、１日間放置した後、固液分離、乾燥して架橋アクリル樹脂粒子の表面をヘキサメチルジシラザンで処理した「粗さ粒子１」を作製した。

（粗さ粒子２の作製）
粗さ粒子１の作製で用いた「架橋アクリル樹脂粒子１」を、体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）が１５μｍの球状「架橋アクリル樹脂粒子２」に変更した以外は同様にして「粗さ粒子２」を作製した。

（粗さ粒子３の作製）
粗さ粒子１の作製で用いた「架橋アクリル樹脂粒子１」を、体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）が２３μｍの球状「架橋アクリル樹脂粒子３」に変更した以外は同様にして「粗さ粒子３」を作製した。

（粗さ粒子４の作製）
「架橋アクリル樹脂粒子２」１０質量部、シランカップリング剤「ジメチルジメトキシシラン」３０質量部、メタノール１００質量部を撹拌分散して分散液を作製し、この分散液を５０℃の温度で、１日間放置した後、固液分離、乾燥して粗さ粒子の表面をシランカップリング剤で処理した「粗さ粒子４」を作製した。

（粗さ粒子５の作製）
「架橋アクリル樹脂粒子２」１０質量部、シランカップリング剤「ジメチルジエトキシシラン」３０質量部、メタノール１００質量部を撹拌分散して分散液を作製し、この分散液を５０℃の温度で、１日間放置した後、固液分離、乾燥して粗さ粒子の表面をシランカップリング剤で処理した「粗さ粒子５」を作製した。

（粗さ粒子６の作製）比較例
「架橋アクリル樹脂粒子１」の表面処理を施さないものを、「粗さ粒子６」とした。

《現像ローラの作製》
〈現像ローラ１の作製〉
（下層形成）
メチルエチルケトン５００質量部に、熱可塑性エラストマーであるウレタン樹脂「ニッポラン５１９９」（日本ポリウレタン社製）１００質量部を溶解した溶液に、カーボンブラック「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」（ライオン社製）２０質量部、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート０．００１質量部と、「粗さ粒子１」２０質量部とをサンドミルを用いて２時間分散させ、下層形成用塗布液を調製した。これを「下層形成用塗布液１」とする。

「下層層形成用塗布液１」を「シャフト１」の外周面にスプレー塗布した後、１２０℃で１時間乾燥を行い、乾燥後の膜厚が１０μｍの「下層１」を形成した。

（上層の形成）
メチルエチルケトン５００質量部に、熱可塑性エラストマーであるウレタン樹脂「ニッポラン５１９９」（日本ポリウレタン社製）１００質量部を溶解した溶液に、カーボンブラック「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」（ライオン社製）２０質量部、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート０．００１質量部をサンドミルを用いて２時間分散させ、上層形成用塗布液を調製した。これを「上層形成用塗布液１」とする。

「上層層形成用塗布液１」を「下層１」の外周面にスプレー塗布した後、１２０℃で１時間乾燥を行い、乾燥後の膜厚が５μｍの「上層１」を形成し、「現像ローラ１」を作製した。

《現像ローラ２》
現像ローラ１の作製において、「粗さ粒子１」を「粗さ粒子２」に変更した以外は同様にして「現像ローラ２」を作製した。

《現像ローラ３》
現像ローラ１の作製において、「粗さ粒子１」を「粗さ粒子３」に変更した以外は同様にして「現像ローラ３」を作製した。

《現像ローラ４》
現像ローラ１の作製において、「粗さ粒子１」を「粗さ粒子４」に変更した以外は同様にして「現像ローラ４」を作製した。

《現像ローラ５》
現像ローラ１の作製において、「粗さ粒子１」を「粗さ粒子５」に変更した以外は同様にして「現像ローラ５」を作製した。

《現像ローラ６》
（被覆層形成）
メチルエチルケトン５００質量部に、熱可塑性エラストマーであるウレタン樹脂「ニッポラン５１９９」（日本ポリウレタン社製）１００質量部を溶解した溶液に、カーボンブラック「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」（ライオン社製）２０質量部、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート０．００１質量部と、「粗さ粒子１」２０質量部とをサンドミルを用いて２時間分散させ、被覆層用塗布液を調製した。これを「被覆層用塗布液６」とする。

「被覆層用塗布液６」を「シャフト１」の外周面にスプレー塗布した後、１２０℃で１時間乾燥を行い、乾燥後の膜厚が１８μｍの「被覆層６」を形成し、「現像ローラ６」を作製した。

《現像ローラ７》比較
現像ローラ１の作製において、「粗さ粒子１」を「粗さ粒子６」に変更した以外は同様にして「現像ローラ７」を作製した。

《現像ローラ８》比較
現像ローラ１の作製において、「粗さ粒子１」を添加しなかった以外は同様にして「現像ローラ８」を作製した。

表１に、現像ローラの層構成、用いた粗さ粒子、表面粗さＲａ、表面粗さの平均間隔Ｒｓｍと表面粗さの平均間隔のばらつきを示す。

尚、表面粗さ、表面粗さの平均間隔及び表面粗さの平均間隔のばらつきは前記の方法で測定して得られた値である。

《評価》
現像ローラの評価は、カラーレーザプリンタ「Ｍａｇｉｃｏｌｏｒ２３００ＤＬ」（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）に上記で作製した現像ローラを順次装着し、高温高湿（３０°、８０％ＲＨ）環境と低温低湿（１０°、２０％ＲＨ）環境で、それぞれ５０００枚プリントして行った。

現像ローラ初期の性能評価は、画素率２０％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色５％のフルカラーモード）でＡ４サイズの原稿を１０枚プリントし、そのトナー画像品質と現像ローラの残留電位で評価した。

その後、画像率２％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色５％のフルカラーモード）の原稿を用いて５０００枚プリントを行った。

５０００枚プリント後の性能評価は、初期性能評価と同じ画素率２０％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色５％のフルカラーモード）でＡ４サイズの原稿を１０枚プリントし、そのトナー画像品質（画像濃度）、現像ローラ表面のフィルミング状態とトナーこぼれで評価した。

〈画像濃度〉
画像濃度は、初期と５０００枚プリント後のべた黒画像部の濃度を反射濃度計「ＲＤ−９１８」（マクベス社製）を用いて１２点測定し、その平均値を画像濃度として評価した。

◎：画像濃度が、初期、５０００枚プリント修了後共に１．４０以上で良好
○：画像濃度が、初期では１．３以上、５０００枚プリント修了後では１．２以上で実用上問題ないレベル
×：画像濃度が、初期、５０００枚プリント修了後共に１．２０未満で実用上問題となるレベル。

〈フィルミング〉
５０００枚プリント修了後、現像ローラ表面のフィルミングとプリント画像を目視観察し評価した。

◎：現像ローラ表面に、フィルミングが観察されず良好
○：現像ローラ表面に、フィルミングが若干観察されるが、プリント画像に画像欠陥（白ポチ、黒ポチ）として現れず実用上問題ないレベル
×：現像ローラ表面に、フィルミングが明らかに観察され、プリント画像にも画像欠陥（白ポチ、黒ポチ）として現れ実用上問題となるレベル。

〈トナーこぼれ〉
５０００枚プリント修了後、現像装置周辺を目視観察し、現像装置周辺のトナーこぼれ状態を目視で観察し評価した。

◎：トナーこぼれが、観察されず良好
○：トナーこぼれが、若干観察されるが実用上問題ないレベル
×：トナーこぼれが、明らかに観察され、機内汚れとなり実用上問題となるレベル。

表２に、評価結果を示す。

表２の評価結果から、実施例１〜６の「現像ローラ１〜６」は全てで良好な結果が得られ、本発明の効果を発現することが確認された。一方、比較例１、２の「現像ローラ７、８」は、評価項目の何れかで満足な結果が得られず、本発明の効果を発現しないことが確認された。

本発明の現像ローラの一例を示す断面模式図である。 Ｒｓｍの測定場所を示す模式図である。 表面の粗さＲａをを測定した粗さ曲線の一例を示す。 表面粗さの平均間隔Ｒｓｍを測定した粗さ曲線の一例を示す。 体積抵抗測定装置の概略図である。 本発明に係る現像装置の一例を示す断面概略図である。 フルカラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

２５ 現像ローラ
１ 導電性シャフト
２０ 被覆層
２１ 上層
２２ 下層
２３ 粗さ粒子

Claims (1)

1. 導電性シャフトの外周に導電性を有する被覆層を形成してなり、該被覆層の表面に非磁性１成分現像剤を保持し、該非磁性１成分現像剤を潜像担持体表面の潜像に付着させ、可視化する現像ローラにおいて、該被覆層が粗さ粒子を含有し、該粗さ粒子がシランカップリング剤で表面処理されていることを特徴とする現像ローラ。

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